CN203572624U - 一种滚珠丝杠副轴向静刚度测试*** - Google Patents

一种滚珠丝杠副轴向静刚度测试*** Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种滚珠丝杠副轴向静刚度测试***，包括电机、减速器、同步带、驱动丝杠、轴承组件、横梁、工作台和测试控制模块。本测试***在加载时，丝杆的转速低，其运动速度慢，空运行时，有较快的移动速度；传动主要为螺旋传动和同步带传动。同步齿形带的传动必须考虑带的张紧，将同步齿形带的中心距设计为可调，通过调整中心距而达到张紧的目的。滚珠丝杠采用垫片式消隙和预紧方式，可通过调整预紧力来改变其松紧程度，以便使用权丝杠运转自如。所采用的丝杠为滚珠丝杠，滚珠丝杠必须考虑自锁，电机自带制动器保证滚珠丝杠副的自锁。

Description

一种滚珠丝杠副轴向静刚度测试***
技术领域
本发明涉及一种轴向静刚度测试***，特别是一种滚珠丝杠副轴向静刚度测试***。
背景技术
在机床运行中，进行工件加工时，切削力，摩擦力等其他外力会通过工作台传递到滚珠丝杠副和导轨上，以轴向载荷的形式对滚珠丝杠副产生作用。由于加工制造误差、装配间隙、材料的弹性伸缩以及滚珠和丝杠、螺母的接触变形的影响，在轴向载荷作用下，滚珠丝杠副会产生轴向弹性变形，该变形相当于在数控机床中产生一个空行程，是制约滚珠丝杠副和数控机床定位精度的一个重要因素。因此，对滚珠丝杠副轴向接触刚度的研究，一方面有助于滚珠丝杠副理论的完善和深入发展；另一方面也可以为数控机床控制***提供更为精确的控制参数，有助于提高数控机床的控制精度。
通过调研我国滚珠丝杠副制造企业发现，大部分企业对滚珠丝杠副轴向静刚度的了解并不多，滚珠丝杠副的轴向静刚度也一直没有被纳入滚珠丝杠副的检验标准之中。原因之一：上述对轴向接触刚度的理论分析过于复杂，涉及数值分析与计算，不适宜在工程实际中运用；原因之二：到目前为止我国还没有滚珠丝杠副轴向静刚度的专用测试设备，所以阻碍了企业对滚珠丝杠副轴向静刚度的研究[6]。在实际生产中一般会选择采用增大轴向预紧力的方法来增大轴向静刚度，但是对预紧力大小对滚珠丝杠副轴向静刚度的影响并没有确切的实验数据，往往靠经验来确定。
发明内容
本发明的目的是提出一种运行平稳，响应快、噪声低、效率高的滚珠丝杠副轴向静刚度测试***。
本发明为达到上述目的，采用如下技术方案：
一种滚珠丝杠副轴向静刚度测试***，包括电机、减速器、同步带、驱动丝杠、轴承组件、横梁、工作台和测试控制模块。
其中，电机与减速器连接，安装在箱体的支持固定部件，减速器与同步带的小带轮连接，两个小带轮串联在减速的输出轴，同步带的大带轮分别与驱动丝杠下端连接；驱动丝杠通过两组轴承组件安装在箱体的两边，横梁与驱动丝杠的螺母连接，驱动丝杠安装在工作台上；测试控制模块中，应变片安装在被测丝杠上，电机和传感器连接到测试控制模块。
加载时，丝杆的转速低，其运动速度慢，空运行时，为提高效率，必须有较快的移动速度，因此电机速度必须可调，因此采用伺服电机。
同步带传动利用带与带轮上齿之间的啮合进行传动。由于带的抗拉强度高，受载后变形小，能保持齿的节距不变，所以传动比较准确，传动平稳，速度高，噪声小，且无需润滑清洁，维护简单。适用速度范围宽，传动比可到10，协率由几十瓦到几百千瓦，结构紧凑，效率可达98%-99%，张紧力和压轴力小。
考虑到安装位置要求，本设计选用了伺服电机专用行星直角伺服减速机，本方案的传动主要为螺旋传动和同步带传动。同步齿形带的传动必须考虑带的张紧，将同步齿形带的中心距设计为可调，通过调整中心距而达到张紧的目的。
滚珠丝杠采用垫片式消隙和预紧方式，可通过调整预紧力来改变其松紧程度，以便使用权丝杠运转自如。所采用的丝杠为滚珠丝杠，滚珠丝杠必须考虑自锁，其自锁方式有多种，本设计之中采用伺服电机自带制动器保证滚珠丝杠副的自锁。 
滚珠丝杠多采用滚动轴承支承，既承受径向力又承受轴向力，且其力值较大，故采用圆锥滚子轴承。为达到所需要的安全载荷，本测试***选取了3个圆锥滚子轴承组合的轴承组件。
相对于现有技术，本方案的优点如下，1）整体结构简单、操作方便、成本较低；2）该技术方案可以大大提高控制参数，有利于提高机床的控制精度。
附图说明
图1测试***结构示意图；
图2轴承组件结构图。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细的说明和介绍。
实施例1：参见图1，一种滚珠丝杠副轴向静刚度测试***，包括电机9、减速器8、同步带4、驱动丝杠7、轴承组件1、横梁2、工作台5和测试控制模块10；
其中，电机9与减速器8连接，安装在箱体的支持固定部件6，减速器8与同步带4的小带轮连接，两个小带轮串联在减速器8的输出轴，同步带4的大带轮分别与驱动丝杠下端连接；驱动丝杠7通过两组轴承组件1安装在箱体的两边，横梁2与驱动丝杠7的螺母连接，驱动丝杠安装在工作台5上；测试控制模块10中，应变片安装在被测丝杠上，电机9和传感器连接到测试控制模块10。
加载时，丝杆的转速低，其运动速度慢，空运行时，为提高效率，必须有较快的移动速度，因此电机速度必须可调，因此采用伺服电机。
滚珠丝杠采用垫片式消隙和预紧方式，可通过调整预紧力来改变其松紧程度，以便使用权丝杠运转自如。所采用的丝杠为滚珠丝杠，滚珠丝杠必须考虑自锁，其自锁方式有多种，本设计之中采用伺服电机自带制动器保证滚珠丝杠副的自锁。 
   安装被测滚珠丝杠之后，测试控制模块通过驱动伺服电机，电机带动减速器和同步齿形带，带动驱动丝杠副工作，横梁下移，对被测丝杠轴向加载，反馈检测装置实时监控轴向加载力的大小，通过调节伺服电机的转速，保证轴向加载载荷恒定；
   应变片与被测丝杠连接，通过传感器将应变大小传输至测试控制模块，分析***处理数据，得出被测丝杠的轴向静刚度的大小。
本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (4)

1.一种滚珠丝杠副轴向静刚度测试***，包括电机（9）、减速器（8）、同步带（4）、驱动丝杠（7）、轴承组件（1）、横梁（2）、工作台（5）和测试控制模块（10）；
其中，电机（9）与减速器（8）连接，安装在箱体的支持固定部件（6），减速器（8）与同步带（4）的小带轮连接，两个小带轮串联在减速器（8）的输出轴，同步带（4）的大带轮分别与驱动丝杠下端连接；
驱动丝杠（7）通过两组轴承组件（1）安装在箱体的两边，横梁（2）与驱动丝杠（7）的螺母连接，驱动丝杠安装在工作台（5）上；
测试控制模块（10）中，应变片安装在被测丝杠上，电机（9）和传感器连接到测试控制模块（10）。
2.根据权利要求1所述滚珠丝杠副轴向静刚度测试***，其特征在于：所述电机（9）是私服电机，且自带制动器。
3.根据权利要求1所述滚珠丝杠副轴向静刚度测试***，其特征在于：所述同步齿形带（4）的中心距可调。
4.根据权利要求1所述滚珠丝杠副轴向静刚度测试***，其特征在于：所述减速器（8）为直角行星减速器。
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